缓冲电路的设计方法
1.图所示的缓冲电路是通过CSNB 吸收LTRACE 积蓄的能量。因此,在缓冲电路中形成的LSNB 必须比LTRACE 小。
由于CSNB 中积蓄的能量基本不放电,静电容量越大电压尖峰抑制效果变好,但使用的电容器的等价串联电感 (ESL) 也必须考虑到LSNB 中。一般来说,电容器的尺寸越大ESL 越大,在选择静电容量时要注意。
为了将LTRACE 中积蓄的能量全部用CSNB 吸收, 需以算式(2)所示静电电容为依据选定电容。
2.RC 缓冲电路的设计
图所示为RC缓冲电路动作时的电流路径与CSNB缓冲电路一样:
CSNB的数值由算式(2)决定,而RSNB 的参考值根据算式(3)求得。
fSW:开关频率
VSNB:放电缓冲电压(VDS_SURGE 的0.9 倍)
决定RSNB 之后,以算式(4)计算出RSNB 的消耗功率,选定功率满足要求的电阻。
对于RC 缓冲电路,算式(4)追加了第二项,因为fSW 或VHVDC越高RSNB 所消耗的电力越大,PSNB 太大导致电阻选定困难时,必须降低CSNB 的静电容量值重新计算。
另外,为了RC 缓冲电路充分吸收电压尖峰,RSNB 和CSNB 的谐振频率ωSNB 必须比电压尖峰的谐振频率ωSURGE 低很多,需要结合算式(5)所示的RC 缓冲电路的谐振频率ωSNB 来确认。
3.放电型RCD 缓冲电路的设计
放电型RCD 缓冲电路的设计基本上与RC 缓冲电路相同。只是由于是通过二极管吸收的尖峰,所以不需要通过算式(5)确认谐振频率。并且,二极管必须选定为恢复电流小的型号。
4.非放电型RCD 缓冲电路的设计
非放电型RCD 缓冲电路与放电型RCD 缓冲电路不同,RSNB消耗的电力仅限于电压尖峰的能量,用于抑制容许损失的RSNB的选择范围很广。因此可以增大CSNB 的静电容量,提高钳位的效果。
CSNB 由算式(2)决定,RSNB 由算式(3)决定,而RSNB 的消耗功率由算式(6)决定,没有算式(4)中包含CSNB 及fsw 的第二项。
因此,由CSNB 或fsw 产生的消耗功率增加基本没有,能选择大的静电容量的CSNB,不仅仅缓冲电路的钳位效果更好,还能对应fsw 的高频化。
下图所示为非放电型RCD 缓冲电路动作时的放电路径。因为上臂的尖峰朝向PGND、下臂的尖峰朝向HVdc,放电流经由RSNB 流动,不那么受线路电感影响。
另一方面,连接到MOSFET 的漏极源极之间的布线电感LSNB 因为电流变化大,电感值需要尽量小。
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